机器学习辅助高熵合金相结构预测

高熵合金由于其形成独特显微组织的固溶体、金属间化合物和非晶相而具有更好的物理化学性能．因此,高熵合金中的相预测是合金设计的第一步．采用机器学习算法中的支持向量机、随机森林和决策树3种模型对高熵合金的相位分类进行预测,通过网格搜索方法优化模型,并对模型进行交叉验证和性能评估．结果表明:随机森林的预测能力最佳,达到0.93的预测精度,且该模型对高熵合金固溶体相的分类效果最好,最后采用随机森林模型预测Ti Zr Nb Mo系难熔高熵合金的生成相,其预测生成相与实验结果一致．由此可见,机器学习技术对未来高熵合金的设计有很大的帮助．     

NbMoTaWVx难熔高熵合金的微观结构和力学性能的第一性原理研究

采用虚拟晶体近似固溶体模型,通过第一性原理方法研究V元素含量的变化对NbMoTaWV_x难熔高熵合金的晶体结构和弹性性质的影响.结果表明, NbMoTaWV_x难熔高熵合金均为单相无序体心立方结构, V较小的原子半径和密度导致合金的晶格常数和密度减小. V的添加会降低合金抵抗弹性形变的能力,但合金的韧性和各向异性会增强.价电子浓度可能是影响合金结构和力学性能的重要因素,价电子浓度降低,其晶体结构稳定性和理论强度有所下降,但韧性和各向同性会增强.     

Al含量对AlxFeNi2.5CrMo高熵合金微观结构与力学性能的影响

针对现有铁素体钢在反应堆压力容器中抗压强度低与低温脆性高的问题,采用真空电弧熔炼法制备了系列AlxFeNi2. 5CrMo高熵合金试样,并利用X射线衍射、扫描电子显微镜、能量散射谱以及力学性能测试等方式分析了Al含量对高熵合金微观结构和力学性能的影响.实验结果表明,制备的AlxFeNi2. 5CrMo高熵合金主要由面心立方主相和少量的Laves相组成,其微观组织呈现出典型的树枝晶和枝晶间结构,且枝晶的分布均匀性随着Al含量的增加而变差;其抗压强度和抗拉强度随着Al含量的增加呈现出先增加后降低的趋势,当Al含量x=0. 2时,高熵合金的抗压强度和抗拉强度达到最大值,分别为3 984 MPa和795 MPa.     

FeCr相与AlCo相在AlCoCrCuFeNi高熵合金涂层摩擦过程中的作用分析

采用冷喷涂辅助原位合成方法制备AlCoCrCuFeNi_x(x=0.5,1)高熵合金涂层,对涂层微观组织结构和摩擦磨损性能进行表征和测试.然后采用分子动力学的方法模拟了高熵合金涂层中AlCo相和FeCr相的摩擦过程,模拟分析了高熵合金涂层中AlCo相和FeCr相对高熵合金摩擦性能的影响.结果表明：在相同的摩擦条件下,AlCo相所受到的摩擦力大于FeCr相所受到的摩擦力,AlCo相的磨损量要大于FeCr相的磨损量.AlCo相在摩擦过程中产生了粘附与脱附原子,导致总摩擦力上升,而在FeCr相摩擦过程中,没有发现明显的粘附原子.AlCo相内部产生了明显的位错结构,位错总长度随摩擦距离的增加持续增加,并且在摩擦的最终阶段产生了两种混合位错结构,但是在FeCr相的内部并没有发现位错结构.说明FeCr相对AlCoCrCuFeNi高熵合金涂层的耐磨性能有更大的贡献.     

选区激光熔化FeCoNiCr系高熵合金微观组织的实验研究

介绍了关于选区激光熔化的热分析理论,利用选区激光熔化技术制备FeCoNiCrAl_0.5和FeCoNiCrAl_0.8高熵合金试件.利用超景深显微镜对试件微观组织进行观测,分析了粉末粒径、元素含量,以及工艺参数等因素对选区激光熔化高熵合金的微观组织的影响.结果表明,随着激光功率增大,试件顶部等轴晶的占比越来越少,尺寸越来越细小,试件底部组织中枝晶的占比逐渐增多,尺寸不断增大;随着扫描速度增大,高熵合金试件底部组织中枝晶尺寸逐渐减小、宽度变窄;搭接率对高熵合金试件微观组织影响较小;制得的高熵合金试件存在着裂纹、凹陷及气孔等缺陷.     

电子束蒸发沉积Al-Fe-Co-Cr-Ni-Cu高熵合金涂层耐蚀性研究

研究电子束蒸发方法在工业常用的钢筋基体表面制备Alx FeCoCrNiCu(x=0.25,0.50,1.00)高熵合金涂层的工艺,探讨了铝含量对涂层耐蚀性的影响,并用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和电子探针(EPMA)等手段对涂层的物相、形貌和化学成分进行分析.结果表明:光滑基底上得到的合金涂层表面平整、分布均匀,膜层致密,随着铝含量的升高,制备的高熵合金涂层的晶体结构由简单的FCC结构转变为FCC和BCC混合结构.极化曲线表明,在0.5mol/L H2SO4溶液和1mol/L NaCl溶液中,高熵合金涂层和304不锈钢相比具有更好的耐蚀性能.此外,Al0.5FeCoCrNiCu高熵合金涂层表现出更全面的耐蚀性和抗孔蚀能力.     

FeNiMnCuC0．2Alx高熵合金结构及性能研究

通过高频感应加热在真空下制备FeNiMnCuC0.2Alx(x＝0、0.1、0.2、0.5 mol)高熵合金,对固溶处理后的试样进行结构及性能研究.结果表明, FeNiMnCuC0.2Alx高熵合金具有简单的面心立方结构;添加少量Al(x=0.1、0.2 mol)能细化FeNiMnCuC0.2Alx高熵合金晶粒,但x=0.5 mol时,晶粒又变得粗大;初生树枝状晶富含Fe、Ni元素,Mn、Cu在枝晶间相内有所聚集,C、Al大体上均匀分布于两相中;x=0时, FeNiMnCuC0.2Alx高熵合金具有高的抗压强度(5 218 MPa),x＝0.1 mol时,合金抗压强度(4037MPa)和压缩率(＞75%)均较佳,随Al添加量的继续增加,合金压缩性能有所下降, x＝0.5 mol时,合金表现为脆性断裂.合金晶粒,但x=0.5 mol时,晶粒又变得粗大;初生树枝状晶富含Fe、Ni元素,Mn、Cu在枝晶间相内有所聚集,C、Al大体上均匀分布于两相中;x=0时, FeNiMnCuC0.2Alx高熵合金具有高的抗压 度(5 218 MPa),x＝0     

钨合金高应变率导致的塑性降低及微观机理

对粉未冶金的９３ＷＮｉＦｅ进行了应变率为１０－４～１０３ｓ－１的动态拉伸实验．结果表明，具有两相组织的钨合金具有明显的高应变率导致塑性降低现象，其微观机制是随着应变率的增加，体心立方结构的钨颗粒变形逐渐被抑制，甚至不变形；面心立方结构的基体变形变化不大．断裂模式则由钨颗粒与粘接相基体界面脱开的韧性断裂向钨颗粒解理的脆性断裂转变     

AlCoCrFeNi高熵合金的高温氧化性能

测定AlCoCrFeNi高熵合金高温氧化后的氧化动力学曲线,采用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪等分析合金氧化层的物相、形貌、结构和成分,利用硬度计测定不同温度下氧化产物的硬度,从热力学和动力学角度深入分析AlCoCrFeNi高熵合金的氧化机理.结果表明：AlCoCrFeNi高熵合金在800～1 000℃下具有较好的抗氧化性能,高于1 000℃时合金退化较为明显;AlCoCrFeNi高熵合金800℃氧化时Al与O元素亲和力最大,并且高熵合金中Al原子扩散速率最大,Al率先在合金表面形成连续的Al₂O₃膜,随着温度的升高,其他原子也扩散至表面发生氧化反应,合金表面出现Cr₂O₃和尖晶石等,氧化物逐渐长大,1 100℃时长大的尖晶石易从合金表面脱落;随着氧化温度的升高,AlCoCrFeNi高熵合金的显微硬度逐渐升高.     

扫描间距对选区激光熔化成形CoCrFeNiMo0.2高熵合金微观结构及性能的影响

通过选区激光熔化(SLM)制备CoCrFeNiMo_0.2高熵合金,研究扫描间距对合金微观组织及力学性能的影响。研究结果表明：SLM成形的合金具有由熔池、柱状晶和胞状晶等组成的多层级结构。随着扫描间距增加,试样的相对密度先增加后减小,当扫描间距为0.15 mm时,合金的相对密度最高,达到99.7%。随着扫描间距增加,胞状晶的尺寸逐渐减小,合金的织构逐渐减弱。当扫描间距为0.05 mm时,胞状晶尺寸约为0.99μm,试样沿建造方向呈现较强的[001]织构;当扫描间距增加至0.20 mm时,胞状晶尺寸减小至0.36μm,织构基本消失。当扫描间距为0.15 mm时,合金的综合性能最佳,其屈服强度、抗拉强度和断裂伸长率分别达到696 MPa、945 MPa和31%,较传统的熔铸CoCrFeNiMo_0.2高熵合金强度提高了约60%。SLM成形的合金中由熔池、柱状晶和胞状晶等组成的多层级结构(尤其是纳米胞状晶结构)是合金性能优异的主要原因。     

Ti-45%Al合金界面形态及微观结构演化的相场模拟

用相场法对Ti-45%Al合金在近绝对稳定高速定向凝固条件下的液固相变界面形态和微观结构演化进行模拟.结果表明：初始平界面失稳后形成许多细胞晶,在生长速度进一步增大至近绝对稳定平界面过程中,存在细胞晶向高速平界面的转变;体系溶质分布模拟的研究结果表明,由于固液界面处发生溶质截流,体系出现低微观偏析的凝固结构.模拟结果与快速凝固理论相吻合.     

定向凝固包晶合金相和微观组织选择研究进展

综述了定向凝固包晶合金相和微观组织选择的理论模型和实验研究进展,分析相和微观组织的选择规律,同时讨论了对流对凝固微观组织的影响。依据国内外对包晶合金凝固的研究现状,提出进一步研究的方向。     

MoCrFeMnNi高熵合金退火后的组织和性能

高熵合金因具有高强度、耐腐蚀、耐高温氧化等优异的性能而备受关注.采用铝热反应法制备MoCrFeMnNi高熵合金,用XRD、SEM、EDS、显微硬度和压缩实验研究了铸态及700 ℃/12 h、800 ℃/6 h、1 000 ℃/3 h退火后合金的组织和性能变化.结果表明:铝热法制备的MoCrFeMnNi高熵合金为典型的枝晶形貌,晶体结构主要由BCC相、FCC相以及少量的σ相构成,其中枝晶区域为BCC结构,富含Mo和Cr元素;枝晶间区域为FCC结构,富含Ni元素.随着退火温度的上升,枝晶间逐渐析出纳米级σ相,使得合金硬度上升,在800 ℃/6 h退火处理后达到667 HV,抗压强度达到1 050 MPa;1 000 ℃/3 h退火后,σ相团聚成球状和针状并在高温下部分溶解,σ相的减少使得合金硬度下降,抗压强度与铸态时相当,塑性显著提升.     

基于特征工程和机器学习的铝基高熵合金稳定性预测

铝基复合材料具有众多优异的性能, 应用前景较好. 以简单稳定相的高熵合金可以作为增强颗粒来制备铝基复合材料, 其各方面力学性能都显著提升. 提出了一种基于结合了特征工程和机器学习的新方法来研究高熵合金相稳定性. 该方法利用特征工程筛选出影响目标属性的重要因素, 然后选择相应的回归方法预测相稳定性. 使用 50% 的数据集进行训练, 并在其余数据集上进行测试验证. 研究结果表明, 该方法在预测高熵合金的相稳定性方面具有较高的准确性($R^{2}$=0.994), 且能辅助找到影响相稳定性的关键因素.     

电沉积制备高熵合金的综述

高熵合金(HEAs)适用于需要优异机械、腐蚀、热和磁性能的工程应用。在过去十年中,电沉积已成为一种很有前途的 HEA 合成技术。 研究的重点是工艺参数对不同 HEA 层沉积的影响及其微观结构对腐蚀和磁性能的影响。 本文对当前文献进行回顾并提供了关于 HEA 以及使用直接和脉冲电沉积合成这些材料的综合信息。 同时阐述了通过电沉积生产 HEA 的研究空白,例如在基于 HEA 的复合结构中使用其他陶瓷颗粒代替氧化石墨烯。     

激光熔覆CoCrFeMnNiMox高熵合金涂层的微观组织及性能

45钢存在耐磨性能及耐蚀性能较差等问题.采用激光熔覆技术在45钢表面制备了CoCrFeMnNiMo_x(x=0.00, 0.25, 0.50, 0.75, 1.00)高熵合金涂层,研究了Mo元素对高熵合金涂层的微观组织和性能的影响.结果表明：CoCrFeMnNiMo_x高熵合金涂层由单一的面心立方(FCC)固溶体组成.含Mo元素涂层微观结构为典型的枝晶和枝晶间结构,这是熔池在凝固过程中的非均质形核现象导致的.涂层的显微硬度随x值的增大而升高,其中Mo_1.00涂层硬度最高为2.391 GPa,定量计算表明固溶强化是显微硬度提升的主要原因.随着Mo质量分数的升高,磨损机制从黏着磨损演变为磨粒磨损和氧化磨损.其中,Mo_1.00涂层具有最低的体积磨损率(0.68×10^-4 mm³/(N·m)).根据点缺陷模型理论分析了涂层钝化对耐蚀性能的影响.添加Mo元素提升了涂层钝化行为的脱水速率,使得氧化物层变厚,进而提升了涂层的耐蚀性.涂层的腐蚀机制为晶间腐蚀,Mo_0...     

CoCrMnNiFe 高熵合金成分对力学性能影响机制研究

为探究CoCrMnNiFe高熵合金中成分变化对力学性能的影响,利用分子动力学模拟了主元成分变化对力学性能的影响,同时分析了其微观物理机制。结果发现：Ni含量升高,CoCrMnNiFe高熵合金弹性模量、屈服强度和抗拉强度均逐渐增大;Fe、Mn、Cr含量升高会降低CoCrMnNiFe高熵合金弹性模量、屈服强度和抗拉强度;Co含量变化对力学性能影响较小。此外,还阐明了成分变化影响CoCrMnNiFe高熵合金力学性能的微观物理机制,发现通过调控高熵合金成分可以调控其层错能,从而影响其位错形核能力。     

FeCoNiCrMo高熵合金磨削机理及表面粗糙度

针对FeCoNiCrMo高熵合金进行平面磨削实验,研究其材料去除机理,分析不同磨削参数对磨削表面粗糙度和表面形貌的影响规律.研究采用不同砂轮磨削的试件表面形貌,并探讨干磨和湿磨条件下磨削表面粗糙度的变化规律.实验结果表明:FeCoNiCrMo高熵合金磨削过程满足塑性材料去除机理;随磨削速度增大,进给速度和磨削深度减小,磨削表面粗糙度值减小,表面形貌更加平整;与采用电镀砂轮磨削的试件相比较,采用树脂结合剂砂轮磨削的试件表面粗糙度值更低,表面形貌更好;与干磨试件相比较,湿磨的试件表面粗糙度值更低,表面质量更好.